谷歌、IBM们的“量子争霸”迷局

2019-11-11 08:48:40

[摘要] 尽管官方网站很快撤回了他的论文,美国宇航局关于谷歌“量子霸权”的消息已经激起了潜在的竞争对手和期待已久的行业。自2015年以来,被称为“量子霸权”的竞争一直非常激烈。Ibm的“回应”也将如期在2019

尽管官方网站很快撤回了他的论文,美国宇航局关于谷歌“量子霸权”的消息已经激起了潜在的竞争对手和期待已久的行业。

我想你已经看过很多关于相关内容的讨论,不会重复了。简而言之,谷歌的量子计算机需要200秒来完成计算,而经典的计算机峰会需要10,000年。这被认为是“量子计算机第一次完全超越经典计算机”,这也被称为“量子霸权”。

当然,这并不意味着“优势”可以一直保持下去,它离真正可行的实际应用还很远,也不会给国家安全带来任何威胁(如果有如此强大的力量,各国情报人员早就敲响了警钟)...

因此,与技术本身相比,对于巨人来说,围绕“量子霸权”这一术语发行他们的卡片,作为这一领域的常规表演节目,更有意思。

自2015年以来,被称为“量子霸权”的竞争一直非常激烈。

在谷歌、ibm、英特尔和微软等重量级玩家中,微软的拓扑量子计算似乎是在遥远的未来,而英特尔对硅量子点技术的关注相对不受欢迎。谷歌和ibm的超导量子计算取得了最快的进展,成为最有希望领先的公司。

问题是,谁将第一个取得突破?每年的“官方公告”是更新公众认知、确立行业地位的关键时期。

2017年4月,谷歌宣布将在年底前制造出世界上第一台超越传统计算机的量子计算机,将控制49个量子位。同年11月,ibm率先推出了“能够支持50个量子位的计算机”,用于下一代ibm q系统。

当时,它不仅代表着谷歌的“量子垄断”在技术上被打破,也揭示了工程的可能性。在此之前,世界上没有一家公司能够制造出如此大规模的量子计算机。业内许多人认为量子霸权将在一年内实现。

谷歌绝不能容忍它。然后,在2018年,它紧盯着“量子霸权”,并宣布了一种叫做“刚毛藻”的芯片,声称该芯片可以支持72个量子位的计算。今年下半年,它与美国宇航局达成合作,使用其超级计算机通过谷歌云(谷歌cloud)测试刚毛藻的性能,这必将开启量子霸权的大门。

Ibm的“回应”也将如期在2019年1月抵达。在美国消费电子展上,ibm展示了它最新的“ibm q系统1”,能够处理20个量子位。虽然量子位的数量少于以前工业上发布的一些设备,但它稳定而紧凑,被认为是“商业”量子计算机的雏形。

当谷歌在美国宇航局的帮助下刚刚获得第一轮“量子霸权”时,ibm甚至更加公开地表示不满。高管罗伯特·苏托(robert sutor)说“我们不需要(这个词)”和“我们根本不在乎”,并宣布推出一台53量子位的“商用”量子计算机。

不难发现,谷歌和ibm这两个“学校霸王”奇迹般地在通往顶峰的道路上保持了前进和后退之间的平衡。

双方正忙着打舆论战,但路人越来越困惑。

首先,公众很难独立核实有关报告。例如,谷歌这次拒绝对美国宇航局的报告发表评论,该文件很快被删除。实验结果未经同行评审,无法复制,硬件也没有看到传奇般的大规模生产对象。谷歌的芯片和ibm的商用电脑都不被认为缺乏权威。

这种“不问,问就是读手稿”的范的默契,让这种巨大的“量子霸权”斗争,显得有了其他的意义...

为了理解谷歌和ibm的远距离来来去去和叫嚣的战斗模式,我们首先需要谈谈“量子霸权”的重要性是什么?

我们知道量子计算可以同时完成经典计算(并行计算),并按照一定的概率幅度叠加它们(相干叠加)。这将使计算机的计算能力随着可操纵粒子的数量呈现惊人的指数增长,从而解决经典计算机无法解决的大规模计算问题。

谁先获得“量子霸权”,就意味着他已经掌握了技术的制高点,并在与新计算世界的标准制定力量的市场竞争中处于有利地位。

支配地位必须受到质疑,然后问题就出现了。ibm、谷歌,包括英特尔和微软,都选择通过积极竞争来粉碎和劝阻潜在的竞争对手,但对自己的实验细节保密。他们都是技术员。真诚对每个人都不好吗?

也许答案是,要取得真正的技术突破实在太难了!

公众和首都都很期待。描述社会对量子计算的期望并不过分。最常听到的“恐怖故事”是量子加密。现在破译任何密码都是小事一桩。然后想想国防和金融安全。普通人不仅被培养成了“国家的兴衰完全取决于量子”的科学素养,而且资本也认为量子计算机的“优势”注定要通过大量的证据出现。那么“量子霸权”自然成为新老技术世界的转折点。毫不奇怪,种子选手率先押注未来可能的回报。

然而,与整个社会的热切期望形成鲜明对比的是,量子技术的瓶颈并不像量子本身那样脆弱。相反,它特别顽强。

因为实现量子霸权至少有两个关键条件:一是计算出的位数,一般认为在70到100之间。二是纠错和容错能力。误差率应控制在0.1%以内。

量子数有许多突破。d波的产品甚至实现了2000个量子位。然而,问题是随着量子位数量的增加,错误率也会增加。太高会使量子计算变得毫无意义。然而,为了保持计算的稳定性,即量子纠缠操纵精度、相干特性、逻辑门保真度等指标,即使谷歌和ibm的工程师是光头,进展也是缓慢的。

目前,最低误差率约为0.5%,这意味着每200次操作中约有一次误差。听起来不错?然而,这比标准计算机的错误率高得多,标准计算机每1017次操作只有一个错误。

这会导致什么?也就是说,存在严重的工程障碍。量子计算机需要增加一千倍的计算能力来纠正任何有用的实际操作中的错误,这远远超出了当前的技术水平。

即使在学术上实现了,在应用上也要花很多钱,恐怕会导致商业客户直接退出。

因此,目前对量子计算应用的主流探索仍然集中在量子加密和量子模拟等基础研究上,离真正的商业应用还很远。

这种情况公众可以冷静下来,但是首都和舆论领域有点不慌不忙。

要知道,为了冲击“量子霸权”,ibm投资了大约30亿美元,谷歌的资金已经达到新高。像水一样花钱自然会给股东一个解释。毕竟,尽管它目前是一个量子双头垄断,但在资本的推动下,初创企业不断涌现,而老的计算巨头英特尔一直坚持不懈。

因此,每年秋天,这是两个主要学生为了证明他们的领先地位而竞争“交作业”的时候。

量子计算的两大战役不会在一两年内结束,但会继续达到新的学术高峰,让脆弱的量子变得可控和可用。一年一度的“表演”必须利用“震撼部门”的才能来粉碎“数字”和“演讲技巧”。

谷歌与ibm争夺“量子霸权”有点像那些知道自己只能拿到60分的学生,但他们不想一年级学生丢掉,告诉他们的父母所有花在培训课程上的钱都被浪费了是不好的,所以他们不得不宣布比另一个分数高一点的分数,同时在每个人面前隐藏分数。

面对这场错综复杂的唾液诉讼,不难看出cpu时代的神话已经成为过去,量子时代的到来是国家与企业竞争的关键。

所以是时候讨论一个每个人都更关心的问题了——量子霸权注定是在谷歌还是ibm的口袋里?作为一个落后的学生,如果这个领域也被强化的技术所阻碍,中国该怎么办?

关于这个话题,我们和一些专业人士谈过了。坏消息是,各国之间争夺量子霸权的竞争一点也不紧张,但也不乐观。其中,美国稳坐第一梯队,并开始在政策上严格防范。

去年,特朗普签署了一项关于量子计算的法案,该法案不仅将发展量子计算视为国家战略布局,还明确相关技术不能出口。量子计算作为国家安全和高技术的代表,令人印象深刻地被列入美国商务部对关键技术和相关产品的bis出口管制。

换句话说,在这场特殊的技术竞赛开始时,有一股强烈的火药气味。

让我们不要因呼吸困难而“窒息”,但与此同时,好消息是中国没有像在经典计算时代那样在量子计算的道路上蹒跚前行。相反,中国已经在基础学科上积累了许多值得称道的积累。

例如,中国在sci论文总数上排名世界第二。顶尖科研机构在世界前20名中也占有三个席位,即中国科学院(第三)、中国科技大学(第七)和清华大学(第十七)。

在人才储备方面,中国或中国科学家也占到了前20名论文的近一半,中国科技大学郭广灿院士发表的论文数量更高。中国科学家在量子计算领域的贡献不断上升,并将继续增强中国在量子计算领域的国际话语权。

在学术突破方面,最具代表性的是中国科学院潘建伟院士团队近两年的研究。去年6月,12个超导比特量子的纠缠态完成。不久前,全光量子中继器的原理验证得以成功实施,为长距离量子通信网络的建设奠定了基础,这在世界上尚属首次。

这种不断刷新的学术研究和发展速度被叠加到量子世界的“中国效应”中。

在应用方面,中国科技巨头的反应也不慢。英美烟草和华为相继发布量子计算战略,投入大量资源吸引人才,并开展产学研合作。

运行速度最快的华为去年宣布了一款量子计算模拟器hiq,它可以模拟42位的电路。在今年的全连通性会议上,hiq再次升级,推动了量子计算在中国工业领域的发展。

伴随着全国量子科技产业基地的建成、新量子计算实验室的出现和社会资本的激活,中国量子计算产业正逐渐成长为一幅完整的三维产业地图。

从这个角度来看,如果中国只能在cpu时代步其后尘,“量子战争”是我们不能落后或错过的未来游戏。

正如中国科技大学教授郭郭萍所说,“如果实现通用量子计算机就像一场马拉松,我们现在只跑了几公里。你领先,我有机会落后。”玩家之间的不同之处可能在于,一些玩家以惊人的速度奔跑,而另一些玩家需要不断制造“霸权焦虑”来散布恐慌。

量子时代来了!Ibm带来世界上第一台商用量子计算机!

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